Системы теплоснабжения
Вызвать МАстера

Очистка поверхностей нагрева с помощью пневмоимпульса.

А.В. Мараховский, главный инженер, ООО «Асгард сервис»; Е.О. Савельева, преподаватель «Центра проектной деятельности», Московский политехнический университет, г. Москва.
Каждый год специалисты сферы ЖКХ  и теплоэнергетики сталкиваются с проблемой образования отложений, коррозий  и шлама при эксплуатации теплообменного оборудования и тепловых сетей. Данная проблема является главной причиной вывода из строя даже самого современного  и высококлассного оборудования. Также она непосредственно влияет на экономику предприятия, ведь даже небольшой слой накипи значительно снижает теплопередачу, из чего следует значительный перерасход энергоносителя.
До сих пор многие организации прибегают к химической, механической  или ультразвуковой чистке оборудования  [1, 2]. Данные способы, безусловно, отлично справляются со своей задачей, но, в то же время, несут ряд негативных последствий: это достаточно затратные, трудоёмкие и дорогостоящие процессы, требующие наличия квалифицированных специалистов, остановки работы оборудования, проведения опрессовки  и закупки химических реагентов, которые, в большинстве своём, являются дорогостоящими и опасными для окружающей среды.
В настоящее время специалистам  в области очистки теплообменного оборудования приходится постоянно искать новые способы, которые будут оказывать минимальное негативное воздействие на окружающую среду, оборудование, персонал  и предприятие в целом.
Одним из таких методов является методика очистки теплообменного оборудования пневмоударным способом на режиме или комбинированная обработка оборудования, которая сочетает в себе пневмоудар и химическое воздействие [3]. Суть данного метода заключается в том, что к промываемому теплообменнику подключается пневмоимпульсный генератор (пневмопушка), который выбрасывает сжатый газ сверхкороткими импульсами. В результате воздействия ударной волны на стенки труб происходит разрушение и отслоение внутритрубных отложений – пневмоудар в сопровождении волны с большой кинетической энергией производит колебания материала теплообменной поверхности и расклинивание отложений через микропоры и трещины.
Главной особенностью такого способа является то, что очистку технологического оборудования можно производить без его остановки, а также, при необходимости, – без использования химических реагентов. Такой способ очистки «производственники» называют «на режиме». Так, если говорить о теплообменном аппарате, то греющий контур не отключается, а нагреваемый подвергается очистке с помощью временной обвязки. Это наиболее актуально во время отопительного периода.
Так же можно проводить очистительные работы с кратковременной остановкой оборудования, с целью повышения эффективности работы в межремонтный период. Указанная схема очистки теплообменного аппарата приведена на рис. 1.

 Подобный подход позволяет:

Схема очистки кожухотркбного теплообменника

Рисунок 1. Схема очистки кожухотрубного теплообменного аппарата с помощью пневмоимпульсной установки.
Схема работы пневмоимпульсной установки (ПнИУ) заключается в том, что в пневмопушку, подключённую к баллону с азотом, накачивается определённое количество сжатого воздуха или азота (эти газы используются для того, чтобы в системе не происходило химических реакций при взаимодействии с материалом труб). После этого установка подключается к трубопроводу (теплообменнику). Для систем теплоснабжения желательно предварительно (в течение 2-3 ч)
растворить и размягчить внутренние отложения химическими или биологическими растворами. Далее проводится серия пневмоударов в контур очищаемого аппарата либо трубопровода.
По своей структуре импульс имеет фазу сжатия и фазу разрежения с частотой 10-15 Гц
и амплитудой не более 0,15 Гц при расстоянии от источника волны не более 5 м.
В результате подобного воздействия отложения в первой фазе испытывают растяжение от избыточного давления и «придавливаются» к поверхности, во второй –
при уменьшении давления после прохождения ударной волны над участком отложений – растягиваются и за счёт перепада давления отрываются от поверхности трубы [4]. Данный процесс сопровождается явлением дифракции (от лат. diffractus – букв.: огибание волнами препятствий. – Прим. ред.), вследствие шероховатостей и неровностей очищаемой поверхности.
При протекании фазы разрежения основная часть отслоившихся отложений и воздуха/азота перемещается через тройник в промежуточную (сливную) ёмкость либо осаждается в фильтре системы. Промывка пневмоударным методом происходит до тех пор, пока в сливную ёмкость не начнёт поступать чистая вода, что является критерием качественной очистки.
Также для лучшего удаления отложений в обратный контур воды добавляется химический реагент, растворяющий отложения, – совместно с кислотным воздействием процесс промывки сильно ускоряется. Такая схема работы возможна при непосредственном выпуске воздушной среды (азота) после пневмоудара – при наличии в системе мокрой градирни, или организации спуска воздуха-азота посредством воздухоотвода.
После проведения очистки контур оборотной воды обновляется.
Реагент, применяемый для данной очистки, подбирается исходя из качественно-количественных характеристик оборотной воды и состава отложений. Его объём определяется с помощью замера кислотности раствора (pH) в течение реакции (рH-метрии) и по течению реакции, а добавляют в контур оборотной воды с помощью насоса-дозатора и шлангов. В качестве химического реагента чаще всего используется ортофосфорная кислота.
На протяжении всего времени пневмоимпульсной очистки с применением химреагентов проводится мониторинг воздействия кислотной или щелочной средой на отложения: анализ уровня рН в рабочем контуре (который поддерживается в пределах 1,5-2,5
по кислоте и 11-13 рН по щелочным растворам) вплоть до окончания очистки. После проведения очистки контур оборотной воды нейтрализуется, частично сливается при постоянном обновлении через подпиточную линию и доводится до средних значений 6-8 рН.
В качестве химического реагента в оборудовании отрасли теплоснабжения чаще всего используются химические растворы на основе: щелочи (NaOH), соляной кислоты (HCE), ортофосфорной кислоты (H3PO4), азотной кислоты (HNO3) и прочих компонентов.

Необходимые условия для проведения работ по рассматриваемой методике:

Во избежание падения давления в системе во время частичного слива отработанного реагента необходимо следить за параметрами давления и подпитывать систему до рабочих значений. Всё оборудование, которое не влияет на работу системы (ёмкости, коллектора, теплообменники) и не задействовано, следует отключить с целью уменьшения объёма контура и его засорения.
Нужно учесть, что растворённые отложения могут осесть в фильтре и отстойниках системы, поэтому может потребоваться дополнительная их очистка.
Перед формированием методики по проведению описываемого способа очистки, во время проведения испытаний и исследований в области очистки теплообменных аппаратов (ТО) с применением различных реагентов, ПАВ, устройств и элементов, была создана установка (стенд), которая включала в себя теплообменник, кожухотрубный водоводяной подогреватель с рабочим давлением 10 бар, насосную установку с термометром и манометром, систему трубопроводов (закольцовку), расширительную ёмкость, манометр, обратный клапан, ресивер с пневмоклапаном, грязевик и баллон
с азотом (рис. 2).

Опытная установка сборка.png Опытная установка

Рисунок 2. Сборка опытной установки и проведение испытаний.

 Были проведены практические опыты, где зафиксированы следующие параметры:

Одной из главных задач являлось измерение воздействия энергии азота по мере удаления от источника на различных режимах, замер параметров воздействия с целью имитации различных режимов работы оборудования: под циркуляцией, путём изменения расходов, давления и температуры, а также различных режимов очистки по средствам подключения к стенду устройств, таких, как пневмоклапан, баллон, компрессор, ёмкость с подогревом, предохранительный клапан и пр. Режим очистки применялся с различными реагентами (ПАВ): кислоты, щёлочи, комбинированные растворы, ингибиторы и пассиваторы в зависимости от задачи и характера исследования. Помимо прочего, стенд имел разъёмные соединения типа фланец/фланец, что позволяло комбинировать установку и добавлять устройства.
Так же была проведена проверка возможности теплообменного аппарата с расчётным давлением 16 бар выдержать воздействие пневмоимпульса 40 бар при циркуляции жидкости с давлением 5,5 бар.

Во время эксперимента удалось выяснить, что при срабатывании пневмоклапана, настроенного на 40 бар, давление в системе локально поднялось до 13 бар перед теплообменником. Можно предположить, что это –максимально допустимое давление азота при работе с оборудованием, рассчитанным до 16 бар. Следовательно, нагрузка 40-50 бар при пневмоударе не приведёт к поломке оборудования и разгерметизации аппарата.
По итогам испытаний можно сделать следующие выводы:

Примером использования пневмоударногоо метода для очистки внутренних трубопроводов и систем отопления является ГУП «Петербургский метрополитен».
В 2015 г. на предприятии провели очистку внутренних трубопроводов и отопительных приборов с помощью химической промывки соляной кислотой, в результате чего в местах крепления фланцев и задвижек образовалась течь. Кроме того, что пришлось проводить ремонт повреждённой системы, пришлось решать сложную задачу по утилизации промывочных вод, т.к. вода из системы отопления этого предприятия несколько раз в год должна подвергаться тщательному химическому анализу для соответствия экологическим нормам. По этим причинам организации пришлось искать другие альтернативные способы очистки оборудования.
Учитывая данные обстоятельства, было принято решение производить промывку систем отопления с помощью пневмоимпульсного метода с использованием специальной установки ПнИУ-200 (рис. 3, 4). Промывка пяти зданий, объём воды в системах которых составлял 1,39; 14,0; 2,66; 0,87 и 0,7 м3, осуществлялась без отключения отопления, что помогло избежать дополнительных затрат по восстановлению отопительного режима зданий и «опрессовки» системы.
Также хороший результат показала очистка пластинчатого теплообменника Х-1/2 прямогонной установки, используемой для охлаждения паров бензина.
Необходимость проведения работ по очистке теплообменника Х-1/2 была обусловлена наличием отложений на внутренней полости кассеты пластин, что приводило к высокому значению давления и плохой конденсации паров «шламового» потока атмосферной колонны. В результате выполненных работ внутренняя полость кассеты пластин теплообменника Х-1/2 очищена от отложений, восстановлена нормальная работа оборудования.
Проведение пневмоимпульсной
 Рисунок 3. Проведение пневмоимпульсной очистки кожухотрубного подогревателя системы отопления.

Монтаж трубопроводов для проведения пневмоимпульсной очистки и процесс очистки системы отопления. Проведение пневмоимпульсной

 Рисунок 4. Монтаж трубопроводов для проведения пневмоимпульсной очистки и процесс очистки системы отопления.

Плюсы данного метода:

Минусы данного метода:

В заключение отметим, что данный вид очистки применим для оборудования и труб с различным внутренним объёмом. Метод безопасен для окружающей среды
и не оказывает механического воздействия на стенки теплообменных поверхностей. При этом значительно сокращаются сроки ремонтно-восстановительных работ и затраты на их проведение. Возможность проведения очистки без отключения всей системы и необязательное использование химических реагентов особо важны для отрасли теплоснабжения в период ОЗП.
Благодаря постоянному усовершенствованию пневмоударной установки и данного метода в целом, в скором будущем проблема очистки труб от скопившейся накипи
и шлама отойдёт на второй план.

ЕЩЕ АКТУАЛЬНЫЕ НОВОСТИ ЗДЕСЬ

Эта статья была опубликована в журнале «Новости теплоснабжения»
№5 (213) 2018 г.,
http://www.rosteplo.ru/nt/213 

 

Поделиться:

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомить о